Kolon Kromotografisi ile Eser Element Zenginleştirme Teknikleri

kullanılan yöntemlerdendir. Yöntemin temeli kısaca su şekildedir; bir kolona yerleştirilmiş ve pH gibi ortam şartları ayarlanmış katı faz üzerinden belli akış hızında geçirilen örnekte bulunan analit ve matriks bileşenleri, analitin kolonda tutunup matriks iyonu ya da moleküllerinin tutunmaması ile birbirinden ayrılmış olur. Kolonda kalabilecek matriks bileşenleri, kolonun yıkanmasıyla uzaklaştırılır. Analit ise belli hacimde elüent çözeltisi (genellikle seyreltik asitlerin sulu veya organik çözücülü çözeltileri) kullanılarak bir kaba elüe edilir. Elüat (elüe edilmiş analit çözeltisi) hacmi örnek hacminden az ise bu durumda zenginleştirme de yapılmış olur. Bu islemler kısaca Sekil 2.2’de gösterildiği gibi yapılır.

Katyonik Değişririciler Fonksionel Grup pH Aralığı Değişme Kapasitesi ( meg/g) Ticari Đsmi Güçlü- Asidik -SO3H 0-14 4,3-5,2 Amberlite IR-112,120; Dowex 50, 50W; Zeokarb 215,225; Diaion SK 1 Zayıf-Asidik -COOH 6-14 10-10,3 Amberlite IRC-50; Dowex CCR-1; Zeokarb 226; Diaion WK 10,11 Anyonik Değişririciler Fonksionel Grup pH Aralığı Değişme Kapasitesi ( meg/g) Ticari Đsmi Güçlü- Bazik CH2N(CH3)3CI 0-14 3-4,2 Amberlite IRA 400,401,402; Dowex 1;AG 1; Zeokarb FF;

Diaion A 42

Zayıf-bazik CH2NCH3OH 0-7 5-6

Amberlite IR 45; Dowex 3; Zeokarb H;

19

Şekil 2.2. Katı Faz Ekstraksiyonunun Genel Đşlem Basamakları

Uygulama teknikleri açısından katı faz ekstraksiyonu dört ana grupta toplanabilir.

2.2.2.5.1. Modifiye Edilmemiş Reçineler Üzerinde Ayırma ve Zenginleştirme

Bu yöntemde reçine herhangi bir modifikasyona tabi tutulmadan reçine üzerindeki fonksiyonel gruplar ya da adsorban özelliği kullanılarak ayırma işlemi gerçekleştirilir. Kullanılan katı adsorban doğal olabileceği gibi yapay da olabilir ( Sahan 2006).

2.2.2.5.2. Đmpregne (Doyurulmuş) Reçineler Üzerinde Ayırma ve Zenginleştirme

Yöntem, katı adsorbanın selat yapıcı bir reaktif çözeltisinin içinde bir süre çalkalanması veya çözeltinin kolona doldurulmuş adsorban üzerinden geçirilmesi sonucu adsorban yüzeyinin selatlayıcı hale getirilmesiyle uygulama alanı bulur. Adsorban yüzeyi ile şelatlayıcı arasında adsorpsiyona dayalı fiziksel bir kuvvet mevcuttur. Yöntem pratik olmakla birlikte kullanım ömrü sınırlıdır.

2.2.2.5.3. Đmmobilize (K. Bağlı) Reçineler Üzerinde Ayırma ve Zenginleştirme

Đmmobilizasyon prosesi, katı adsorbanın yüzeyine şelat yapıcı grupların kimyasal işlemle bağlanması temeline dayanır. Şelat yapıcı reaktif ile reksiyona hazır hale getirilmiş katı adsorban reaksiyona sokulur. Böylece adsorban yüzeyi ile şelatlayıcı

20

arasında kimyasal bir bağ oluşarak yeni bir şelatlayıcı yüzey elde edilmiş olur. Elde edilen adsorban kullanım ömrü açısından oldukça avantajlıdır.

2.2.2.5.4. Đmprinted (Baskılı) Reçineler Üzerinde Ayırma ve Zenginleştirme Bu yöntemde ise polimerizasyona uğrayacak monomerler herhangi bir ağır metalle şelat kompleksi oluşturduktan sonra polimerleşerek katı adsorbanı olusturur. Bu adsorban uygun bir elüentle işleme sokularak üzerindeki ağır metal elüe edilir. Böylece adsorban üzerinde o ağır metale ait boşluklar oluşturularak katı fazın belirli bir ağır metal için spesifik olması sağlanır. Diğer reçinelere göre matrix etkisi daha az görülür ( Sahan 2006).

2.3. Amberlit XAD Türü Reçineler

Organik esaslı sentetik Amberlite reçineleri elde edilişleri ve kullanılışları bakımından, iyon değiştirici ve adsorban olarak iki ana grupta toplanırlar. Đyon değiştirici özelliğe sahip olanlar arasında Amberlite C6-400, IRA-900, IRC-718 gibi reçineler sayılabilir.

Adsorban özelliğe sahip reçineler arasında ise Amberlite XAD kopolimer reçineler sayılabilir. Amberlite XAD reçineleri geniş yüzey alanlı, büyük ve homojen dağılımlı gözeneğe sahip, çapraz bağlı kopolimerlerdir. Organik çözücülere, asidik ve bazik ortamlara karşı kararlı olmaları nedeniyle adsorban olarak kullanılan silikajel ile karşılaştırılabilir. Ayrıca eluent olarak, organik maddelerin yanı sıra asidik veya bazik çözeltilerin kullanılabilmesi gibi üstünlükleri vardır. Bazı Amberlite XAD reçinelerinin özellikleri Çizelge 2.8’de verilmiştir ( Hazer 2003, Yılmaz 2006).

21

Çizelge 2.8. Çeşitli Amberlite XAD Reçinelerinin Spesifik Özellikleri.

2.4.Katı Faz Ekstraksiyonu

Atomik absorpsiyon spektroskopisi gibi hassas ve seçici tekniklere rağmen, numunelerde (özellikle su numuneleri) eser elementlerin düşük konsantrasyonlarda bulunmalarından dolayı tayin edilmeden önce zenginleştirilmesi gereklidir. Sıvı-sıvı ekstraksiyonu metal iyonlarını zenginleştirmek veya matriksleri ayırmak için kullanılan klasik bir metottur (Camel 2003). Katı faz ekstraksiyonu ile ilgili ilk deneysel çalışmalar 50 yıl önce başlamıştır (Liska 2000, Poole 2000). Fakat sıvı-sıvı ekstraksiyonuna alternatif uygulamalar 1970’lerin ortalarında başlamıştır.

Katı faz ekstraksiyonu sıvı-sıvı ekstraksiyonuna çok benzemektedir. Her ikisinde de istenilen madde iki faz arasında ayrılmaktadır. Fakat sıvı-sıvı ekstraksiyonunda birbirine karışmayan iki sıvı faz vardır. Katı faz ekstraksiyonunda ise çözünen madde sıvı ve katı faz arasından ayrılmaktadır.

Katı faz ekstraksiyonu çözücü kullanımını, atık maliyetini ve numune hazırlamak için ekstraksiyon zamanını azaltır. Özellikle su numunelerinde bulunan metal iyonlarının ayrılması ve hassas bir şekilde tayin edilmesi için başarılı bir şekilde kullanılmaktadır (Camel 2003)

22

2.4.1. Katı Faz Ekstraksiyon (KFE) Basamakları

Katı faz ekstraksiyonu 3-4 basamak içerir (şekil 2.3). Đlk basamakta katı adsorplayıcı uygun bir çözücü ile kullanılabilir hale getirilir. Bu basamak önemlidir. Çünkü bu basamakta materyalin ıslanması ve fonksiyonel grupların çözücü ile sarılması sağlanır. Buna ilaveten başlangıçta adsorplayıcıda bulunabilecek safsızlıklar uzaklaştırılır. Aynı zamanda bu basamak kolon içinde bulunan havayı uzaklaştırır ve boş hacmi çözücü ile doldurur.

Şekil 2.3. Katı Faz Ekstraksiyon Basamakları

Đkinci basamak numune katı sorbent üzerinden geçirilir. Kullanılan sisteme bağlı olarak numune hacmi 1 mL ile 1 L arasında değişir. Numune kolondan yer çekimi, pompalama, vakum edilerek veya otomatik sistemlerle geçirilir. Adsorplayıcıdan geçen numune akış-hızı analitlerin alıkonmasını sağlayacak kadar düşük ve fazla zamandan kaçınmak için yeterince büyük olmalıdır. Bu basamak sırasında analitler adsorplayıcı üzerinde alıkonur. Matriks bileşiklerde katı adsorplayıcı üzerinde alıkonmasına rağmen, bazıları geçip gitmekte ve böylece numunenin saflaştırılması sağlanmaktadır.

Üçüncü basamak da katı adsorplayıcının düşük elusyon gücüne sahip uygun bir çözücü ile yıkanmasıdır. Bu işlem ile en son okuma basamağında bulunabilecek suyun uzaklaştırılmasını sağlar.

Dördüncü basamak, istenilen analitlerin, adsorplayıcı üzerinde alıkonulan matriks bileşenler uzaklaştırılmadan uygun bir çözücü ile geri alınmasıdır. Çözücü hacmi analitlerin geri alınması kantitatif olacak şekilde ayarlanmalıdır. Buna ilaveten akış-hızı yeterli elüsyonu sağlayacak biçimde ayarlanmalıdır (Camel 2003).

23